Efecto de los terremotos en las estructuras

EFECTO DE LOS TERREMOTOS EN LAS ESTRUCTURAS

RIESGOS SISMICOS:

El sismo, temblor o terremoto, es la vibración de la superficie de la tierra (corteza terrestre) que está formada por grandes placas (placas tectónicas o litosféricas) que se mueven y que se chocan entre sí, liberando de forma repentina la energía acumulada en el tiempo. También se puede originar por el movimiento de las fallas geológicas (fracturas de la corteza terrestre). 

La amenaza sísmica tiene el potencial de producir una pérdida sobre las personas, sus bienes y el entorno en general, los cuales poseen una determinada vulnerabilidad según ciertas características que los hacen susceptibles de ser afectados o de sufrir efectos adversos. 

El riesgo sísmico comprende las posibles consecuencias representadas en daños en las construcciones, incendios, deslizamientos en zonas montañosas, inundaciones, licuación (el suelo adquiere la consistencia de un líquido pesado), afectación a personas, pérdidas económicas, que se pueden producir en un lugar específico para un tiempo de exposición determinado, en que coinciden la amenaza y vulnerabilidad sísmica.

Localización:

Límites de placa: límites divergentes (suele ser oceánico)

                             Límites convergentes (mayor riesgo)

                            Límites transformantes (mayor riesgo).

Riesgos:

Los factores que condicionan el riesgo son:

-magnitud del terremoto: Escala Richter. (Escala logarítmica)

logE= 11,8 + 1,5M

-exposición: Densidad de población.

-infraestructuras: Características de las construcciones. Ej: en Japón, pocas víctimas.

1. Directos. (se producen directamente como consecuencia del paso de ondas sísmicas por el terreno), ejemplo daños en edificios, presas, vías de comunicación.
2. Indirectos. (producidos indirectamente por el paso de ondas sísmicas). Ejemplo

-tsunamis (olas gigantes) producidos por maremotos.

-desviación del cauce de ríos.

-desaparición de acuíferos.

-formación de corrientes de turbidez. Tienen lugar en el talud continental (corrientes submarinas). Rotura de cables telefónicos

Prevención:

• Modificar lo menos posible el terreno.
• No construir provocando aludes.
• Amplios espacios entre las edificaciones.
• Si se construye sobre roca, los edificios deben ser simétricos, altos, rígidos y con cimientos aislantes de las vibraciones.
• Si el sustrato es blando, los edificios deben ser blandos, rígidos y no demasiado extensos.
• Medidas de protección civil. Informar y entrenar a la población. Disponer de planes de evacuación, extinción de incendios, desescombre, primeros auxilios...
• Ordenación del territorio. Tomar decisiones sobre en qué lugares se pueden  realizar actividades.

EFECTO DE LOS TERREMOTOS SOBRE EL TERRENO:

Entre los múltiples efectos y daños debidos a un terremoto algunos de ellos pueden considerarse directamente asociados a la peculiaridad del terreno.

1. LICUEFACCIÓN.- Es una de las causas más típicamente identificadas después de la ocurrencia de grandes terremotos. Define como la trasformación de un material granular solido a un estado fluido denso como consecuencia de un aumento de la presión de poro y una pérdida de la resistencia al esfuerzo de cizalla, con lo cual las deformaciones y desplazamientos se hacen más grandes.

Cuatro son los tipos de fallo de terreno para la licuefacción:

1. Desprendimiento laterales
2. Fallo de flujos
3. Oscilaciones del terreno
4. Perdida de la resistencia

1. MOVIMIENTOS DE LADERAS.- La simultaneidad en la producción de deslizamientos y el registro de movimientos sísmicos ha sido comprobada en múltiples casos. La respuesta  a tales movimientos sísmicos en la reactivación de fallas o fracturas, disminución de la resistencia al corte de materiales, procesos  de licuefacción, etc, que conduce fácilmente a los deslizamientos  u otros efectos secundarios como son los tsunamis de tan negativas consecuencias.

Pueden darse estos movimientos de laderas de subaéreas o subacuáticas:

Laderas Subaereas: Se pueden agrupar en cuatro grandes clases deslizamientos, desprendimientos, avalanchas y flujos.

Laderas Subacuáticas: Estas pueden ser agrupadas en :

Slump, consiste en el desplazamiento de masas de sedimentos semiconsolidados que implican un cierto grado de rotación y deformación.

Debris Flow, Son movimientos de flujos que desarrollan en régimen laminar y tienen lugar con pendientes de 0.5 grados y su velocidad del frente aumenta debido al incremento de la pendiente.

        Corrientes de turbidez, Los sedimentos no consolidados pueden incorporarse en mayor o menor medida de una corriente sobre todo si se trata de limos y arenas.

1. GRIETAS.
2. VARIACIONES DE CAUDAL DE POZOS Y MANANTIALES.
3. EMANACION DE GASES
4. ALUDES,ETC.

DAÑOS MÁS CORRIENTES DE LOS TERREMOTOS EN LAS ESTRUCTURAS:

Clasificación de daños:

Daños ligeros.- Fisuras en los revestimientos, caída de pequeños trozos de revestimiento.

Daños moderados.- Fisuras en los muros, caída de grandes trozos de revestimiento, caída de tejas, caída de pretiles, grietas en las chimeneas, e incluso derrumbamientos parciales en las mismas.

Daños graves.- Grietas en los muros, caída de chimeneas de fabricas o de otros elementos exteriores.

Destrucción.- Brechas en los muros recientes, derrumbamiento parcial, perdida del enlace entre distintas partes de la construcción, destrucción de tabiques y muros de cerramiento.

Colapso.- Ruino completa de la construcción.

CONCEPTOS BÁSICOS DEL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS:

[pic 1]FIGURA B.

[pic 2]
El proceso de idealización. El sistema físico, el techo de cercha, es idealizado directamente con un modelo matemático: un ensamblaje de elementos articulados en la Fig. B. Esta estructura se usa frecuentemente, para crear espacios abiertos sin columnas interiores. La cercha generalmente esta construida en acero. Las barras pueden tener cambios en la forma y en el área de su sección transversal. Para analizar la estructura, se construye primero un diagrama de líneas. Ellas siguen generalmente el centroide de la sección transversal de cada uno de los elementos.
El momento de inercia y el área, son las propiedades importantes para el análisis de la cercha. En algunas estructuras como los pórticos, estas propiedades pueden cambiar en un elemento acartelado, o sea cuando el peralte o altura de la sección varía a lo largo de la longitud.
Una vez construido el diagrama de líneas, es necesario idealizar las uniones de los elementos e idealizar los apoyos.
Las uniones, También llamadas nudos o conexiones pueden ser articuladas o rígidas. En los códigos de diseño de acero estructural se reconoce un tercer tipo de conexión, denominada conexión semirrígida. Las conexiones articuladas tienen la característica de conectar dos o más elementos de una estructura que después de estar sometidos a cargas giran ángulos diferentes en direcciones diferentes. Por lo tanto son capaces de trasmitir fuerzas , pero no momentos entre los elementos conectados. Físicamente la conexiones articuladas pueden ser pasadores, remaches, chapas de cartela o soldadura, y se diseñan con los ejes centroidales concurrentes en un punto, .Se suelen representar por pequeños círculos en las intersecciones de los elementos del diagrama de líneas.
Los métodos de análisis desarrollados en este articulo, son aplicables a los sistemas estructurales, que están formados por el ensamblaje de elementos individuales. Los elementos individuales los podemos clasificar en tres categorías, considerando su forma geométrica.

ELEMENTOS LINEALES
Son elementos rectos o curvos, donde una dimensión, la longitud, predomina sobre las otras dos. En cada elemento podemos distinguir su eje centroidal y la sección transversal recta. Ejemplos de estos elementos son la viga, la columna, el arco. Ensamblando estos con conexiones articuladas o rígidas, podemos construir cerchas, pórticos y parrillas en dos y tres dimensiones. Al ensamblaje total se le llama estructura reticular y es utilizado ampliamente en puentes, edificios, torres de transmisión e iluminación, aviones y naves espaciales. De estas estructuras trataremos en este curso.

ELEMENTOS BIDIMENSIONALES
Son elementos curvos o rectos, para los cuales dos dimensiones son más importantes que su espesor. Estos elementos estructurales son continuos como por ejemplo las placas, los domos, cascarones y los tanques de almacenamiento en general conocidos como estructuras laminares.

ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES
Son aquellos cuyas dimensiones son del mismo orden, como los muros de contención, las presas y los bloques.
Las cargas suelen modelarse de acuerdo al espacio que ocupan como cargas puntuales concentradas, como la acción de la rueda de un camión sobre la cubierta de un puente, cargas distribuidas lineales, expresada como fuerza por unidad de longitud, como el peso de una pared divisoria que actúa sobre una viga de apoyo y cargas distribuídas superficiales que se dan como fuerza por unidad de área de por ejemplo un sistema de piso para un salón de clases, de una biblioteca o de una bodega.

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